摘 要：通過文獻整理與數(shù)據(jù)計算，總結(jié)太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、空氣能利用等可再生能源技術(shù)的隱含碳，并通過單位節(jié)能量碳排放、單位節(jié)能量成本增量兩個指標(biāo)對常見可再生能源技術(shù)開展評價。

關(guān)鍵詞：可再生能源；節(jié)能；碳足跡；成本效益；能源利用；能量耗散

中圖分類號：TK51 """""""""""""""""""""""""""""""""文獻標(biāo)志碼：A

0 引 言

溫室氣體排放導(dǎo)致的氣候變化問題已成為全球關(guān)注的焦點，中國作為目前世界上碳排放最多的國家，承諾在2030年將CO2排放達到峰值，并致力于在2060年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)［1］。建筑、交通、工業(yè)部門是能源消費的三大領(lǐng)域［2］，據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《全球建筑與施工狀況報告》報告統(tǒng)計，2018年全球范圍，建筑行業(yè)約占社會碳排放總量的40%，建筑行業(yè)的碳減排極為重要。目前，中國已通過各項政策措施來促進建筑節(jié)能減排的發(fā)展［3］，國務(wù)院下發(fā)《2030年前碳達峰行動方案的通知》，明確了加強可再生能源在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，方案中提倡根據(jù)具體地區(qū)情況，推廣清潔低碳供暖技術(shù)，包括熱泵、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、太陽能等，力爭確保新建的公共機構(gòu)建筑和新建廠房屋頂光伏覆蓋率達到50%。建筑運用可再生能源技術(shù)后運行階段碳排放明顯降低，其中的隱含碳也不可忽視［4］，Chastas等［5］發(fā)現(xiàn)普通建筑物化階段碳排放占比在9%～22%之間，低能耗建筑占比在21%～57%，可再生能源等節(jié)能減碳技術(shù)在物化階段產(chǎn)生的碳排放會對其全生命期碳排放產(chǎn)生重要影響［6］。因此，大力推廣可再生能源利用的情況下，針對其隱含碳的研究也很有必要。

目前，可再生能源技術(shù)研究集中在運行階段節(jié)能減碳，對新型節(jié)能減碳技術(shù)物化碳排放的研究相對較少。在太陽能光伏領(lǐng)域中，主要關(guān)注單晶硅與多晶硅光伏技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)晶硅類光伏隱含碳在155.8～340.0 kg CO2 e/m2［7-8］。太陽能熱水系統(tǒng)研究大多評估其運行期間能源、經(jīng)濟和環(huán)境影響［9-11］，對隱含碳的計算和分析較少。風(fēng)力發(fā)電機組碳排放的研究主要集中在海陸風(fēng)電場，海上風(fēng)電全生命期碳排放為2～60 g CO2 e/kWh（平均值20 g CO2 e/kWh），低于陸上風(fēng)電的1.7～81 g CO2 e/kWh（平均值16 g CO2 e/kWh）［12］。然而，對建筑用小型風(fēng)力發(fā)電機組碳排放的研究相對較少。關(guān)于熱泵系統(tǒng)，已有學(xué)者對地源熱泵的系統(tǒng)性能、全壽命期成本及環(huán)境影響進行了研究，但由于研究案例熱泵負(fù)荷與熱泵體量的差異［13-14］，其隱含碳尚未進行整理與總結(jié)。同時，不同可再生能源技術(shù)的節(jié)能減碳潛力差異巨大，綜合考慮其運行階段節(jié)能減碳效果是開展隱含碳研究的重要考量之一。此外，可再生能源技術(shù)常涉及較高的增量成本，經(jīng)濟性因素也是其發(fā)展的重要制約原因。

本文通過文獻收集、廠家調(diào)研和計算推演，分析常用可再生能源（太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒖諝饽艿龋├孟嚓P(guān)技術(shù)的隱含碳，并以單位節(jié)能量碳排放和單位節(jié)能量增量成本為指標(biāo)，對同類條件下不同技術(shù)的減碳效率和經(jīng)濟性開展比較，以期為建筑行業(yè)節(jié)能減碳提供相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究方法

1.1 隱含碳計算模型

1.1.1 計算邊界

可再生能源技術(shù)隱含碳包含材料生產(chǎn)、運輸、安裝3部分，本文探討的各技術(shù)中，其運輸碳排放與實際項目有關(guān)，且運輸碳排放占比不到1%［15］。安裝部分除地?zé)崮芾弥械卦礋岜迷诎惭b過程中會消耗能源產(chǎn)生碳排放外，其他安裝碳排放量都非常少。因此，地源熱泵物化碳排放考慮材料生產(chǎn)、安裝兩部分［16］，其他各技術(shù)僅計算材料生產(chǎn)部分碳排放。具體排放活動行為及數(shù)據(jù)收集清單如圖1所示。

1.1.2 數(shù)據(jù)收集方式

本研究中將材料、設(shè)備碳排放因子獲取方式主要分為相關(guān)文獻整理總結(jié)和文獻或廠家調(diào)研基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后計算獲得兩類。光伏材料碳排放因子因已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或文獻對其隱含碳進行計算，故該部分主要進行梳理篩選，按照研究地域（國內(nèi)優(yōu)先）、研究時間（最新研究）與研究完整度進行數(shù)據(jù)篩選和整理。對于某些無相關(guān)隱含碳排放研究數(shù)據(jù)的可再生能源利用技術(shù)，如太陽能熱水器、風(fēng)力發(fā)電機組、熱泵系統(tǒng)等，本研究通過文獻或廠家調(diào)研整理該材料設(shè)備生產(chǎn)過程中用到的原材料數(shù)量及生產(chǎn)過程中的能耗數(shù)據(jù)，再進行隱含碳計算。

1.1.3 計算模型

參考《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51366—2019）［17］，本研究中可再生能源技術(shù)材料隱含碳計算模型如式（1）所示。其中，僅地源熱泵系統(tǒng)碳排放計算過程中還需考慮其安裝碳排放，其他材料設(shè)備僅考慮生產(chǎn)過程中材料碳排放與能耗碳排放。

[Cmp=i=1nMmp，iFmp，i+i=1nEco，iFe，i+i=1nEc，iFe，i] （1）

式中：[Cmp]——材料設(shè)備物化碳排放，kg CO2 e；[Mmp，i]——第[i]種原材料的用量，kg或m3；[Fmp，i]——第[i]種原材料的碳排放因子，kg CO2 e/kg或g CO2 e/m2；[Eco，i]——生產(chǎn)過程第[i]種能源用量，kWh或kg；[Ec，i]——安裝過程第[i]種能源用量，僅地源熱泵系統(tǒng)計算該部分，kWh或kg；[Fc，i]——第[i]種能源的碳排放因子，kg CO2 e/kWh或kg CO2 e/kg。

1.2 評價指標(biāo)

1.2.1 單位節(jié)能量（產(chǎn)能量）隱含碳及成本

通過對可再生能源技術(shù)進行對比，可為其應(yīng)用選擇提供參考。在進行各類技術(shù)對比的過程中，引入單位節(jié)能量（產(chǎn)能量）隱含碳（g CO2/kWh）、單位節(jié)能量（產(chǎn)能量）成本（元/kWh）兩個評價指標(biāo)進行對比分析。兩個指標(biāo)計算模型為：

[Cu=CmpElc] （2）

[Mu=McElc] （3）

式中：[Cu]——單位節(jié)能量（產(chǎn)能量）物化碳排放，g CO2/kWh；[Elc]——全生命期節(jié)能量（產(chǎn)能量），kWh；[Mu]——單位節(jié)能量（產(chǎn)能量）成本，元/kWh；[Mc]——成本增量，元。

1.2.2 設(shè)備節(jié)能量（產(chǎn)能量）計算

1）光伏產(chǎn)能量計算

光伏系統(tǒng)年產(chǎn)能量，可參考Ramamurthy的研究通過式（4）獲得［18-19］。一般來說，集中式系統(tǒng)的平均性能比在75%～80%范圍內(nèi)，分布式光伏系統(tǒng)的平均性能比在70%～75%范圍內(nèi)。

[Qt=TR×TA×η×R×TL] （4）

式中：[Qt]——年能量輸出，kWh；[TR]——光伏組件上的每小時全球太陽輻射量，kWh/m2；[TA]——光伏材料的面積，m2；[η]——光伏材料的額定效率，a；[R]——光伏系統(tǒng)的性能比，即實際能量輸出與理論上可能的能量輸出之間的比率；[TL]——光伏電站的壽命，a。

2）太陽能熱水器節(jié)能量計算

對于太陽能熱水器，因其非產(chǎn)能技術(shù)，故分析過程中考慮其節(jié)能量，兩種太陽能熱水器節(jié)能量計算模型參考文獻［20］：

[E=E1-E2] （5）

[E1=Cm（t2-t1）3.6] （6）

[E2=Qd-Is×A×η23.6×f] （7）

式中：[E]——太陽能熱水器年節(jié)能量，kWh；[E1]——年熱水需求量，kWh；[E2]——太陽能熱水器年能耗，即電輔加熱裝置能耗，kWh；[C]——水的比熱容，一般取4.2 kJ/（kg·℃）；[m]——年用水量，kg；[t1]——不同季節(jié)的供水溫度，℃；[t2]——不同季節(jié)的用水溫度，通常夏季取37 ℃，春秋取39 ℃，冬季取41 ℃；[Qd]——日用水需求熱量kWh/d；[Is]——太陽能日均輻射量，本研究中取杭州市太陽能輻射量kWh/d，kWh/m2；[A]——太陽能熱水器的集熱面積，㎡；[η2]——太陽能熱水器的實際能效，本研究中真空管太陽能熱水器取2級能效40%，平板太陽能熱水器取2級能效38%；[f]——熱電轉(zhuǎn)化效率，參照電熱水器的1級能效系數(shù)，取0.9。

3）風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)能量計算

風(fēng)力發(fā)電機組瞬時產(chǎn)能量的計算可參考文獻［19，21-22］的研究，計算模型如式（8）所示，其年產(chǎn)能量計算及通過年風(fēng)速數(shù)據(jù)結(jié)合式（8）進行計算。

[Ewn=PRU3-U3iU3r-U3i， "U∈[Ui，Ur）PR， "U∈[Ui，UO）0， "U∈[0，Ui）?[Uo，∞）] （8）

式中：[n]——時間間隔，h；[PR]——風(fēng)力發(fā)電機組的額定功率，kW；[Ui]、[Ur]和[Uo]——風(fēng)力發(fā)電機組的切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和截止風(fēng)速，m/s；[U]——當(dāng)?shù)仫L(fēng)速數(shù)據(jù)。

4）熱泵節(jié)能量計算

對于地源熱泵、空氣源熱泵等熱泵技術(shù)，因其非產(chǎn)能技術(shù)，故分析過程中考慮其節(jié)能量，計算兩種熱泵相較于電熱水器全生命期節(jié)能量。年節(jié)能量計算模型為：

[Eh=Eb-Ehc] （9）

式中：[Eh]——熱泵系統(tǒng)年節(jié)能量，kWh；[Eb]——建筑年總負(fù)荷量，kWh；[Ehc]——熱泵系統(tǒng)年能耗，kWh。

2 可再生能源技術(shù)物化碳排放計算

研究通過文獻整理與數(shù)據(jù)計算，總結(jié)太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、空氣能等可再生能源技術(shù)的物化階段碳排放主要來源與相應(yīng)碳排放量，如圖2所示。

2.1 太陽能利用技術(shù)物化碳排放

2.1.1 光 伏

光伏系統(tǒng)包括太陽能控制器、光伏組件和蓄電池（組），其中光伏組件是核心組件，也是本研究中隱含碳的關(guān)鍵計算對象。光伏組件主要包括單晶硅、多晶硅和薄膜3類［23］。研究梳理翁琳等［7］、劉風(fēng)［8］和劉臣輝等［24］中國學(xué)者自2010年來對光伏材料生產(chǎn)碳排放的研究，同時參考Ramamurthy等［19］、Ito等［25］和Kim等［26］國外學(xué)者的研究予以完善補充。在建筑項目中，光伏組件的鋪設(shè)通?；诳捎娩佋O(shè)面積，因此以單位鋪設(shè)面積的隱含碳作為統(tǒng)一單位，按光伏組件生產(chǎn)地和研究時間分類整理了多晶硅、單晶硅、銅銦硒、碲化鎘、鈣鈦礦、非晶硅等常見太陽能光伏材料的生產(chǎn)碳排放。

由圖3可知，在不同類型的光伏組件中，非晶硅類與無機化合物薄膜類比硅基類物化碳排放更低，硅基類單位面積物化碳排放約為非晶硅薄膜類的2倍，兩者物化碳排放存在較大差異。

2.1.2 太陽能熱水器

太陽能熱水器主要分為平板式太陽能熱水器與真空集熱管太陽能熱水器，參考陳月冬［20］和李克琳［27］研究，對典型的100 L、集熱面積2.0 m2的平板式太陽能熱水器以及155 L、集熱面積2.65 m2真空集熱管太陽能熱水器進行生產(chǎn)材料（包括熱水器產(chǎn)品、水管、噴頭等部件的生產(chǎn)材料）、用量及能耗的整理，按照1.1.3節(jié)中的計算模型分別計算兩類太陽能熱水系統(tǒng)的物化碳排放。結(jié)果顯示，155 L真空集熱管太陽能熱水器的物化碳排放為213.584 kg CO2 e，，而100 L平板式太陽能熱水器的物化碳排放為306.001 kg CO2 e。1臺100 L平板式太陽能熱水器物化碳排放約為1臺155 L真空集熱管太陽能熱水器的1.43倍。

2.2 風(fēng)能利用技術(shù)物化碳排放

風(fēng)力產(chǎn)能系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機組、充電控制器和逆變器。其中，風(fēng)力發(fā)電機組是核心產(chǎn)能部分，也是本研究中隱含碳的主要計算對象。風(fēng)力發(fā)電機組由風(fēng)輪（葉片、輪轂等）、機艙（含產(chǎn)能機、齒輪箱等）、尾舵、塔架和基礎(chǔ)構(gòu)成。根據(jù)風(fēng)輪的不同，風(fēng)力發(fā)電機組分為水平軸和垂直軸兩類。風(fēng)力發(fā)電機組包括小型、中型、大型和兆瓦級多種類型，因此計算整個風(fēng)力發(fā)電機組的物化碳排放會有較大差異，故以單位功率碳排放作為計算指標(biāo)。由于建筑用風(fēng)力發(fā)電機組尺寸不宜過大，本研究主要計算水平軸和垂直軸兩種小型風(fēng)力發(fā)電機組的物化碳排放。

基于廖智強［28］及王偉成等［29］研究總結(jié)的垂直軸和水平軸風(fēng)力發(fā)電機組基座、風(fēng)輪等主要生產(chǎn)材料及能耗，本文計算垂直軸和水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的單位功率物化碳排放分別為813.51和517.73 kg CO2 e/kW，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組的單位功率物化碳排放約為水平軸的1.57倍。

2.3 地?zé)崮芾眉夹g(shù)物化碳排放

地源熱泵主要以地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)和地源熱泵熱水供暖系統(tǒng)的形式廣泛應(yīng)用于建筑。地源熱泵系統(tǒng)構(gòu)成包括熱泵機組系統(tǒng)、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)和室內(nèi)末端系統(tǒng)。考慮到地源熱泵系統(tǒng)在施工中的耗能較大，故在計算過程中考慮生產(chǎn)和施工兩部分碳排放（統(tǒng)稱為物化碳排放），以便后續(xù)分析對比。由于地源熱泵系統(tǒng)的負(fù)荷要求各異，其生產(chǎn)材料用量存在差異，因此以單位負(fù)荷物化碳排放作為計算指標(biāo)?？偨Y(jié)許曉雷［30］研究中地源熱泵系統(tǒng)生產(chǎn)材料用量、生產(chǎn)施工能耗數(shù)據(jù)，計算地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，地源熱泵機組系統(tǒng)、地埋管換熱系統(tǒng)施工及生產(chǎn)物化碳排放，其單位負(fù)荷物化碳排放為253.68 kg CO2 e/kW。

2.4 空氣能利用技術(shù)物化碳排放

空氣源熱泵系統(tǒng)是一種常用的節(jié)能裝置，主要應(yīng)用于建筑中的空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)和空氣源熱泵熱水器兩種類型。系統(tǒng)的核心部分是空氣源熱泵，由壓縮機、節(jié)流裝置、冷凝器和蒸發(fā)器構(gòu)成［31］。國內(nèi)關(guān)于空氣源熱泵的研究相對較少，本研究參考德國學(xué)者Naumann等［32］關(guān)于空氣源熱泵空調(diào)和熱水系統(tǒng)的研究，對空氣源熱泵系統(tǒng)（不含建筑末端）的生產(chǎn)材料數(shù)量及能耗進行統(tǒng)計，計算得到其單位負(fù)荷物化碳排放為189.883 kg CO2 e/kW。

空氣源熱泵熱水器是一種利用吸收空氣中熱量來加熱水的節(jié)能熱水器，也稱為空氣能熱水器。根據(jù)陳月冬［20］研究總結(jié)的空氣能熱水器生產(chǎn)材料及能耗數(shù)量，計算得出1臺容積為150 L、質(zhì)量為100 kg的空氣能熱水器物化碳排放為316.105 kg CO2 e。

3 可再生能源技術(shù)隱含碳對比分析

3.1 各類技術(shù)下對比分析

3.1.1 太陽能光伏

本文參考前文單位產(chǎn)能量物化碳排放及單位產(chǎn)能量成本計算公式，調(diào)研統(tǒng)計目前市場上各類光伏的價格，以杭州地區(qū)年太陽能輻射水平（1000～1400 kWh/m2）為例，分析6類光伏材料單位產(chǎn)能量物化碳排放和單位產(chǎn)能量成本，結(jié)果如圖4所示。薄膜類光伏材料單位產(chǎn)能量物化碳排放相對低于晶硅類，例如碲化鎘與鈣鈦礦單位產(chǎn)能量物化碳排放中位數(shù)分別為35.05、33.97 g CO2 e/kWh，遠(yuǎn)低于多晶硅（71.34 g CO2 e/kWh）和單晶硅（62.23 g CO2 e/kWh）；而在單位產(chǎn)能量成本方面，除銅銦硒外其他光伏材料差異并不顯著，其中鈣鈦礦相對單位產(chǎn)能量成本較低。

綜合來看，碲化鎘與鈣鈦礦太陽能光伏物化碳排放少、成本低，光伏建筑一體化實現(xiàn)度高，且隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進，轉(zhuǎn)化率也在逐步提高。

3.1.2 太陽能熱水器

參考前文單位節(jié)能量物化碳排放及單位節(jié)能量成本計算公式，以杭州地區(qū)為例，計算真空集熱管和平板式兩種太陽能熱水器相較于電熱水器的全生命期節(jié)能量，其單位節(jié)能量物化碳排放、單位節(jié)能量成本增量計算結(jié)果如圖5所示，真空集熱管在單位節(jié)能量物化碳排放和成本增量上都更具優(yōu)勢。

目前常用的節(jié)能型熱水器還有空氣源熱泵熱水器，即空氣能熱水器。整理劉巍等［33］、Saoud等［34］和雷舒堯等［35］研究中關(guān)于太陽能熱水器、空氣能熱水器運行節(jié)能量的研究數(shù)據(jù)，計算整理單位節(jié)能量物化碳排放、單位節(jié)能量成本如圖6所示，發(fā)現(xiàn)真空集熱管太陽能熱水器兩個指標(biāo)都相對更低。

3.1.3 風(fēng)力發(fā)電機組

關(guān)于小型風(fēng)力機研究的參考文獻較少，本研究僅以廖智強［28］額定功率300 W、額定風(fēng)速12 m/s的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組，王偉成等［29］額定功率600 W、額定風(fēng)速12.5 m/s的水平軸風(fēng)力產(chǎn)能機為例，應(yīng)用杭州、舟山廈門、東海島、南海島幾類不同地區(qū)的風(fēng)力氣象數(shù)據(jù)計算20 a生命期總產(chǎn)能量，并得出兩類產(chǎn)能機單位產(chǎn)能量物化碳排放、單位產(chǎn)能量成本，見圖7。分析發(fā)現(xiàn)水平軸風(fēng)力機在單位產(chǎn)能量物化碳排放、單位產(chǎn)能量成本上均較垂直軸更低，但垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組因不受風(fēng)向和湍流強度的限制且噪音更小，在城市環(huán)境中更為實用。

目前，小型風(fēng)力發(fā)電機組在單位產(chǎn)能量物化碳排放和成本方面較大型風(fēng)力發(fā)電機組高，存在明顯差異。王玉軒等［36］和Guezuraga等［37］計算了不同兆瓦級功率的風(fēng)力發(fā)電機組的物化階段碳排放，發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組額定功率越大，其單位產(chǎn)能量物化碳排放越低，更為減碳。但建筑屋頂應(yīng)用中因安全性等問題，有風(fēng)力發(fā)電機組應(yīng)用的體量限制，可在滿足要求的基礎(chǔ)上盡量安裝額定功率大的風(fēng)力發(fā)電機組。

3.1.4 熱泵系統(tǒng)

因地源熱泵系統(tǒng)與空氣源熱泵系統(tǒng)熱源不同，分別受地?zé)豳Y源、空氣熱資源影響，故在同一種自然環(huán)境下對比兩類熱泵參考意義不大，故整理了現(xiàn)有關(guān)于這兩種熱泵系統(tǒng)節(jié)能方面的研究，計算其單位節(jié)能量物化碳排放、單位節(jié)能量成本，總結(jié)如表1所示?？砂l(fā)現(xiàn)，地源熱泵系統(tǒng)單位產(chǎn)能量成本普遍較高，而單位節(jié)能量物化碳排放指標(biāo)兩者差異不大。

3.2 各類技術(shù)對比分析

綜上，對不同減碳技術(shù)設(shè)備單位節(jié)能量隱含碳和單位節(jié)能量成本進行比較，結(jié)果如圖8所示?？諝庠礋岜谩⑻柲軣崴鞯瓤稍偕茉醇夹g(shù)平均單位節(jié)能量隱含碳相對較低，風(fēng)力發(fā)電機組、太陽能光伏系統(tǒng)平均單位節(jié)能量隱含碳更高。其中風(fēng)力產(chǎn)能設(shè)備、太陽能光伏系統(tǒng)的減碳效率波動較大，主要是由于目前風(fēng)力發(fā)電機組、太陽能光伏系統(tǒng)種類繁多，功率與設(shè)備規(guī)模不盡相同，其減碳效率波動相對較大?？諝庠礋岜?、太陽能熱水器前期物化碳排放較少，但其可再生能源提供量有限，不足以滿足近零能耗建筑的相關(guān)要求。太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電機組等前期物化碳排放較多，但其提供的可再生能源量較大，可在實際建筑項目中提供較多電能，因此也具有較大應(yīng)用價值。設(shè)備選取應(yīng)用的具體方案應(yīng)根據(jù)建筑不同要求進行綜合考慮。

4 結(jié) 論

可再生能源技術(shù)是實現(xiàn)建筑領(lǐng)域雙碳目標(biāo)的重要路徑之一，現(xiàn)有研究多針對其運行階段的節(jié)能減碳效果展開，較少從全生命周期角度考慮隱含碳的影響。本研究計算分析了太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、空氣能利用等常用可再生能源技術(shù)的隱含碳，并通過單位節(jié)能量碳排放、單位節(jié)能量成本增量兩個指標(biāo)開展技術(shù)應(yīng)用比較，研究發(fā)現(xiàn)：

1）對于太陽能光伏，薄膜類太陽能光伏材料單位產(chǎn)能量物化碳排放相對低于晶硅類，如碲化鎘與鈣鈦礦單位產(chǎn)能量物化碳排放中位數(shù)分別為35.05、33.97 g CO2 e/kWh，遠(yuǎn)低于多晶硅（71.34 kg CO2 e/kWh）和單晶硅（62.23 g CO2 e/kWh），但其單位產(chǎn)能量成本與晶硅類相似，其中鈣鈦礦成本相對較少，約為62.62元/kWh。

2）對于熱水器，真空集熱管式單位節(jié)能量物化碳排放約為平板式的70%，且單位節(jié)能量成本比平板式降低了約50%，可見真空集熱管式無論從單位節(jié)能量物化碳排放還是單位節(jié)能量成本上都更少，具有較大優(yōu)勢。

3）對于風(fēng)力發(fā)電機組，水平軸風(fēng)力發(fā)電機組單位產(chǎn)能量物化碳排放中位數(shù)為61.96 g CO2 e/kWh，低于垂直軸（72.51 g CO2 e/kWh），且水平軸風(fēng)力發(fā)電機組單位產(chǎn)能量成本約為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組的30%，成本遠(yuǎn)低于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組。但垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組因不受風(fēng)向和湍流強度的限制且噪音更小，在城市、建筑屋頂?shù)拳h(huán)境中更實用。

4）對于熱泵系統(tǒng)，地源熱泵和空氣源熱泵兩者單位節(jié)能量物化碳排放相差較小，但地源熱泵單位節(jié)能量成本較高，兩者間存在2倍多的成本差異。

5）在常用的可再生能源技術(shù)中，地源熱泵、空氣源熱泵、太陽能熱水器等設(shè)備單位節(jié)能量物化碳排放相對更低，太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電機組等提供的可再生能源總量較大，但風(fēng)力發(fā)電機組受環(huán)境條件影響大，適用場景相對較少，具體使用情況應(yīng)根據(jù)建筑當(dāng)?shù)厍闆r進行綜合考慮。

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RESEARCH ON IMPLIED CARBON OF RENEWABLE ENERGY TECHNOLOGIES FROM PERSPECTIVE OF WHOLE LIFE CYCLE

Luo Xiaoyu""Song Zhiqian"Cao Xingyu"Ge Jian"2

（1. College of Civil Engineering and Architecture， Zhejiang University， Hangzhou 310058， China；

2. International Research Center for Green Buildings and Low Carbon Cities， Hangzhou 310030， China）

Abstract：Through literature review and data calculation， this study summarizes the implied carbon of renewable energy technologies such as solar energy， wind energy， geothermal energy， and air energy utilization， and evaluates common renewable energy technologies through two indicators of carbon emissions per unit of energy savings and cost increment per unit of energy savings.

Keywords：renewable energy； energy conservation； carbon footprint； cost effectiveness； energy utilization； energy dissipation